JPH0610360U - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 真空状態にされたターゲットチャンバ２内で
イオン注入処理されたウエハ６は、真空状態のエアロッ
クチャンバ１内に搬入される。この後、ウエハ６を大気
側に搬出するため、エアロックチャンバ１はＮ₂ ガスで
ベントされるが、このベント開始時に、シンクロトロン
放射装置１１より７０〜１１０ｎｍの波長の放射光がＮ
₂ ガスに照射される。 【効果】 上記放射光の照射によりＮ₂ 分子がイオン化
され、このとき生成された正イオン（Ｎ₂ ⁺ ）あるいは
Ｎ₂ 分子から放出された電子により、ウエハ６の帯電面
の電荷が中和されるので、静電気によるウエハ６表面へ
のパーティクルの付着が防止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ウエハに不純物イオンを注入するイオン注入装置に関し、特に、イ オン注入処理が行われるターゲットチャンバに隣接して設けられ、注入処理済の ウエハが搬入されるエアロックチャンバを備えているイオン注入装置に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

イオン注入装置は、不純物をイオン化した後、これを磁界を用いた質量分析法 により選択的に取り出してイオンビームとし、ウエハに照射することで、ウエハ 内に不純物を注入するものであり、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決 定する不純物を任意の量および深さに制御性良く注入できることから、現在の集 積回路の製造に重要な装置になっている。

【０００３】 上記イオン注入装置では、ウエハへのイオンビームの照射は、高真空状態のタ ーゲットチャンバにおいて行われる。従って、ターゲットチャンバは、イオン注 入時に高真空状態である必要があり、ウエーハの搬入時および搬出時にターゲッ トチャンバの真空度が低下した場合には、真空ポンプ等によって高真空状態に復 帰させた後にイオン注入を行なうことが必要になる。

【０００４】 ところが、ターゲットチャンバを高真空状態に復帰させながらイオン注入を行 なった場合には、ターゲットチャンバが大きな容積を有し、高真空状態への復帰 に長時間を要するため、生産性の低下を招来することになる。そこで、ターゲッ トチャンバの搬入搬出部には、小さな容積のエアロックチャンバが設けられてお り、このエアロックチャンバの内部状態を大気圧と真空とに選択的に切り換える ことにより、ターゲットチャンバ内を常に真空状態に保ったまま、大気側のウエ ハをターゲットチャンバ内に搬入したり、注入処理されたウエハをターゲットチ ャンバから大気側へ取り出すことができるようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記エアロックチャンバの内部には、微細な塵（パーティクル）が 多数存在している。パーティクルが発生する原因としては、例えば、ウエハのエ アロックチャンバへの搬入出の際、ウエハの表面に塗布されているレジストが擦 れて剥離したり、あるいは外部（大気側）からパーティクルが侵入すること等が 考えられる。また、エアロックチャンバが真空状態から大気圧状態へと戻される とき、通常、窒素ガスでベントされるが、このベント時にも発塵がある。

【０００６】 また、半導体であるウエハの表面は、ターゲットチャンバ内でのイオン注入処 理により帯電する。この帯電されたウエハは、静電気力により帯電表面へ微細な 塵（パーティクル）が付着し易い状態となる。そして、注入処理後、帯電されて パーティクルが付着され易い状態のウエハは、エアロックチャンバ内に搬入され ることになるが、上記のようにエアロックチャンバの内部にはパーティクルが多 数存在しているため、静電気によるウエハ表面へのパーティクルの付着は免れな い。

【０００７】 上記ウエハへのパーティクルの付着は、製品の品質や歩留りに著しい悪影響を 及ぼす。特に、最近においては、ウエハの素子構造が微細化され、パーティクル のウエハへの付着低減が極めて重要視されている。

【０００８】 本考案は、上記に鑑みなされたものであり、その目的は、静電気によるウエハ 表面へのパーティクルの付着を防止することが可能なイオン注入装置を提供する ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案のイオン注入装置は、上記の課題を解決するために、高真空状態のイオ ン注入処理室を形成するターゲットチャンバと、このターゲットチャンバの搬入 出部に設けられ、窒素ガスによりベントが行われるエアロックチャンバとを備え 、上記エアロックチャンバ内を真空状態と大気状態とに選択的に切り替えること により、イオン注入処理室を高真空状態に保持したままイオン注入処理室へのウ エハの搬入出を行うイオン注入装置であって、以下の手段を講じている。

【００１０】 即ち、上記エアロックチャンバにおけるベント中に、７０〜１１０ｎｍの波長 の光をエアロックチャンバ内に流入する窒素ガスに照射する光照射手段を備えて いる。

【００１１】

【作用】

上記の構成によれば、高真空状態のイオン注入処理室においてイオン注入処理 が行われたウエハは、帯電してパーティクルが付着し易い状態で、真空状態のエ アロックチャンバ内に搬入される。この後、上記注入処理済ウエハを大気側に搬 出するため、エアロックチャンバを窒素ガスでベントしてチャンバ内を大気状態 に戻すのであるが、このベント開始時には、光照射手段から７０〜１１０ｎｍの 波長の光が発され、この光がエアロックチャンバ内に流入する窒素ガスに照射さ れる。これにより、窒素分子がイオン化し、Ｎ₂ ⁺ が生成される。上記注入処理 済ウエハが正に帯電している場合、窒素分子から放出された電子がウエハの帯電 面の電荷を中和する一方、上記ウエハが負に帯電している場合、Ｎ₂ ⁺ がウエハ の帯電面の電荷を中和する。このように、エアロックチャンバ内において注入処 理済ウエハが除電されるので、静電気によるウエハ表面へのパーティクルの付着 が防止される。

【００１２】

【実施例】

本考案の一実施例について図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１３】 本実施例に係るイオン注入装置は、エンドステーションにイオン注入処理室を 形成するターゲットチャンバを備えている。ウエハは高真空状態に保たれた上記 イオン注入処理室内のウエハ保持部材に保持されて、イオンビームの照射を受け るようになっている。

【００１４】 図１に示すように、上記エアロックチャンバ１は、上記ターゲットチャンバ２ の搬入出部２ａに隣接して設けられている。上記エアロックチャンバ１のターゲ ットチャンバ２側の搬入出部１ｂには、ゲートバルブ４が設けられており、両チ ャンバ１・２間のウエハ６の移動は、このゲートバルブ４を介して行われる。

【００１５】 また、エアロックチャンバ１の大気側の搬入出部１ｃには、チャンバ内と大気 側とを隔離するためのフラップバルブ３が設けられており、カセット５に装着さ れたウエハ６…の大気側への搬出、および大気側からエアロック室１への搬入は 、このフラップバルブ３を介して行なわれる。

【００１６】 上記エアロックチャンバ１内の複数のウエハ６…が装着されたカセット５は、 カセット昇降機構９に駆動されて上下移動するようになっている。このカセット 昇降機構９は、エアロック室１の外からカセット５の上下駆動を行うものであり 、駆動モータ９ａに駆動されて上下に移動する駆動軸９ｂは、Ｏリングにより軸 シールが施されたエアロック室１の底壁を貫通してエアロック室１内へと延びて おり、駆動軸９ｂの軸端には、カセット５が載置されるステージ９ｃが設けられ ている。

【００１７】 上記エアロックチャンバ１の底部には、真空排気を行う真空ポンプ１５とつな がる真空排気バルブ８が設けられている。また、上記エアロックチャンバ１の上 部には、Ｎ₂ ガス供給部１０と接続されているベントバルブ７が取り付けられて おり、ベントバルブ７を開くことにより、ガス流入口１ａよりＮ₂ ガスがエアロ ックチャンバ１内に流入するようになっている。

【００１８】 また、エアロックチャンバ１の上部には、上記ガス流入口１ａよりチャンバ内 に流入するＮ₂ ガスに７０〜１１０ｎｍの波長のシンクロトロン軌道放射光（以 下、放射光と称する）を照射するシンクロトロン放射管を備えたシンクロトロン 放射装置（光照射手段）１１が設けられている。尚、図中では、シンクロトロン 放射装置１１がエアロックチャンバ１外に設けられ、チャンバ壁に形成された貫 通孔を通して放射光を照射するようになっているが、シンクロトロン放射装置１ １は、エアロックチャンバ１内に設けられていてもよい。また、放射光が直接ウ エハ６に照射された場合、ウエハ６表面が荒れたり、ウエハ６に塗布されている レジストが焼損するので、シンクロトロン放射装置１１は、放射光が直接ウエハ ６へ照射されないように設置する必要がある。

【００１９】 また、エアロックチャンバ１の外部には、カセット５のエアロックチャンバ１ への搬入出を行う大気側ロボットアーム（図示せず）が設けられていると共に、 ターゲットチャンバ２内には、エアロックチャンバ１とターゲットチャンバ２と の間のウエハ６の搬送を行う真空側ロボットアーム（図示せず）が設けられてい る。これらのロボットアームは、アームの旋回とフォークの伸縮動作とによりウ エハ６の搬送を行うようになっている。

【００２０】 また、イオン注入装置のホストコンピュータは、上記のロボットアーム、フラ ップバルブ３、ゲートバルブ４、ベントバルブ７、真空排気バルブ８、カセット 昇降機構９、真空ポンプ１５、およびシンクロトロン放射装置１１の各動作を制 御して、ウエハ６のターゲットチャンバ２への搬入出を自動的に行わせるように なっている。

【００２１】 上記のロボットアーム、フラップバルブ３、ゲートバルブ４、ベントバルブ７ 、真空排気バルブ８、カセット昇降機構９、真空ポンプ１５、およびシンクロト ロン放射装置１１の各動作は、イオン注入装置のホストコンピュータによって制 御され、ウエハ６のターゲットチャンバ２への搬入出は自動的に行われる。この エアロックチャンバ１を介して行われるウエハ６のターゲットチャンバ２への搬 入出動作を以下に説明する。

【００２２】 先ず、ゲートバルブ４が閉状態にされ、エアロックチャンバ１が図示しない真 空排気手段によって高真空状態にされることになる。この後、フラップバルブ３ が開かれて、複数のウエハ６…が装着されたカセット５が、大気側ロボットアー ムによってエアロック室１に搬入され、ステージ９ｃの上面に載置される。

【００２３】 次に、フラップバルブ３が閉じられると共に、真空排気バルブ８が開かれ、真 空ポンプ１５によりエアロックチャンバ１内が真空状態にされる。この後、ゲー トバルブ４が開かれ、カセット昇降機構９によって、カセット５の高さが１ステ ップ上げられる毎に、真空側ロボットアームによって、ゲートバルブ４の高さと 一致するウエハ６が、カセット５から順次取り出され、ターゲットチャンバ２内 のウエハ保持部材（例えば、複数枚のウエハ６を保持可能な回転ディスク）にセ ットされる。この後、ゲートバルブ４が閉じられ、イオン注入処理が行なわれる 。 注入処理後は、ゲートバルブ４が開かれ、処理されたウエハ６…が、カセッ ト昇降機構９と同期して動作する真空側ロボットアームによって、カセット５の 元のスリットに戻される。尚、イオン注入処理されたウエハ６…の表面は帯電し ており、静電気力により微細な塵（パーティクル）が付着し易い状態になってい る。

【００２４】 この後、ゲートバルブ４が閉じられ、続いてベントバルブ７が開かれて、Ｎ₂ ガスによるベントが開始される。このベントの開始と同時に、ガス流入口１ａよ り吐出されるＮ₂ ガスに対して、シンクロトロン放射装置１１より放射光が照射 される。

【００２５】 上記のように、Ｎ₂ 分子に７０〜１１０ｎｍの波長の放射光が照射されること により、Ｎ₂ 分子はイオン化し、Ｎ₂ ⁺ が生成される。上記ウエハ６…が正に帯 電している場合、Ｎ₂ 分子から放出された電子がウエハ６の帯電面の電荷を中和 する。また、上記ウエハ６…が負に帯電している場合、Ｎ₂ ⁺ がウエハ６の帯電 面の電荷を中和する。ベント開始時の減圧下では、電子やＮ₂ ⁺ の移動度が大き いので、電子やＮ₂ ⁺ は短時間でウエハ６の帯電面へ到達し、帯電ウエハ６の除 電は短時間で終了する。尚、電子の方がＮ₂ ⁺ よりも移動度が大きいので、正に 帯電しているウエハ（以下、正帯電ウエハと称する）を除電するときの方が、負 に帯電しているウエハ（以下、負帯電ウエハと称する）を除電するときよりも除 電時間が短い。

【００２６】 このように、ベント開始時にＮ₂ ガスに放射光を照射して分子をイオン化する ことにより、迅速にウエハ６の帯電面の電荷を中和することができ、静電気によ るウエハ表面へのパーティクルの付着が防止される。

【００２７】 この後、エアロックチャンバ１内が大気圧状態になると、ベントバルブ７が閉 じられて、フラップバルブ３が開かれ、大気側ロボットアームによって、注入処 理されたウエハ６…を収納したカセット５が大気側に搬出される。続いて注入処 理が行なわれる場合、上記の動作が繰り返されることになる。

【００２８】 このように、本実施例のエアロックチャンバは、７０〜１１０ｎｍの波長の放 射光を放射するシンクロトロン放射装置１１を備え、ベントに用いられるＮ₂ ガ スに放射光を照射して、Ｎ₂ 分子をイオン化し、これにより生成された正イオン （Ｎ₂ ⁺ ）あるいは電子によりウエハ６の帯電面の電荷を中和するようになって いる。したがって、エアロックチャンバ１内に存在するパーティクル、あるいは Ｎ₂ ガスベント時に発塵するパーティクルが、静電気によってウエハ６の表面へ 付着するのを防止することができ、製品の品質や歩留りの向上を図ることが可能 である。

【００２９】 尚、本実施例では、光照射手段としてシンクロトロン放射管を備えたシンクロ トロン放射装置１１を用いているが、これに限定されるものではない。即ち、光 照射手段は、７０〜１１０ｎｍの波長の光を放射するものであれば良く、例えば 軟Ｘ線管や紫外線管等であっても良い。

【００３０】

【考案の効果】

本考案のイオン注入装置は、以上のように、高真空状態のイオン注入処理室を 形成するターゲットチャンバと、このターゲットチャンバの搬入出部に設けられ 、窒素ガスによりベントが行われるエアロックチャンバとを備え、上記エアロッ クチャンバ内を真空状態と大気状態とに選択的に切り替えることにより、イオン 注入処理室を高真空状態に保持したままイオン注入処理室へのウエハの搬入出を 行うイオン注入装置であって、上記エアロックチャンバにおけるベント中に、７ ０〜１１０ｎｍの波長の光をエアロックチャンバ内に流入する窒素ガスに照射す る光照射手段を備えた構成である。

【００３１】 それゆえ、ベント中にエアロックチャンバ内に流入する窒素ガスが７０〜１１ ０ｎｍの波長の光によりイオン化され、この結果正イオン（Ｎ₂ ⁺ ）あるいは窒 素分子から放出された電子により、ウエハの帯電面の電荷が中和されるので、静 電気によるウエハ表面へのパーティクルの付着を防止することができるという効 果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すものであり、エアロッ
クチャンバの概略の縦断面図である。

【符号の説明】

１ エアロックチャンバ ２ ターゲットチャンバ ６ ウエハ ７ ベントバルブ １０ 窒素ガス供給部 １１ シンクロトロン放射装置（光照射手段）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】高真空状態のイオン注入処理室を形成する
   ターゲットチャンバと、このターゲットチャンバの搬入
   出部に設けられ、窒素ガスによりベントが行われるエア
   ロックチャンバとを備え、上記エアロックチャンバ内を
   真空状態と大気状態とに選択的に切り替えることによ
   り、イオン注入処理室を高真空状態に保持したままイオ
   ン注入処理室へのウエハの搬入出を行うイオン注入装置
   であって、 上記エアロックチャンバにおけるベント中に、７０〜１
   １０ｎｍの波長の光をエアロックチャンバ内に流入する
   窒素ガスに照射する光照射手段を備えていることを特徴
   とするイオン注入装置。